【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于雷達信號處理，具體涉及一種針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法及裝置。
技術介紹
1、在長距離雷達應用中，通常采用脈沖多普勒雷達來估算目標的距離和速度。經典的匹配濾波(matched?filter，mf)方法通常通過在“快時間”維度執行脈沖壓縮(pulsecompression，pc)和在多個脈沖之間的“慢時間”維度上執行一維離散傅立葉變換(1ddiscrete?fourier?transform，dft)來進行。然而，這種方法容易受到“離散格點”效應的影響：除非目標恰好位于距離格點和dft格點上，否則目標信號會泄漏到距離范圍和dft格點上的多個點。
2、線性調頻脈沖多普勒雷達因其高的距離和速度分辨率以及良好的抗干擾性能，廣泛應用于軍事領域。在常見的多無人機目標估計場景中，由于多個目標的高機動性以及它們之間的相互干擾，難以對多密集目標進行準確地目標檢測和狀態估計。此外，如果弱目標的距離或速度接近強目標的距離或速度，強目標的旁瓣會遮蔽弱目標，導致經典的快時間維脈沖壓縮和慢時間維fft難以有效檢測弱目標。而且經典算法分辨率受限于瑞利分辨率。此外，波形帶寬和脈沖數量限制了傳統處理方法距離和速度估計的精度。
3、公開號為cn112882008a的專利文獻公開了基于數字陣列雷達的波束內密集多目標超分辨實現方法，包括：對多通道的回波數據進行一維距離像恒虛警檢測，分辨出多個不同距離的目標；對每個目標距離單元的回波數據進行多脈沖fft得到每個目標距離單元的距離多普勒域數據，根據距離多普勒域數據分辨出
4、公開號為cn116520327a的專利文獻公開了一種基于恒虛警檢測器的障礙物超分辨感知方法及裝置，包括：步驟1、獲取雷達信號中多維線譜信號的頻譜信號；步驟2、選擇幅度模值平方最大的單元作為第一檢測單元，輸入恒虛警檢測器中進行檢測；步驟3、將第一檢測單元從頻譜信號中剔除，選擇剔除后的頻譜信號中幅度模值平方最大的單元作為第二檢測單元，輸入至恒虛警檢測器中，以判斷第二檢測單元是否有效目標，并為判斷為無效目標的第一檢測單元進行復核；步驟4、重復上述步驟，以輸出最終有效目標集合；步驟5、基于最終有效目標集合，獲得障礙物的空間位置信息。但是該專利技術提出的技術方案主要針對的是毫米波連續波雷達，處理的是線譜信號，并未涉及到對脈沖信號的處理。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法及裝置，針對復雜場景下多目標檢測時出現的目標間相互掩蓋或相互干擾的問題，實現目標距離和目標速度的超分辨估計及檢測，有效提高虛警結果的反饋速度和準確度。
2、為實現上述專利技術目的，本專利技術提供的技術方案如下：
3、第一方面，本專利技術提供的一種針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，包括以下步驟：
4、步驟1、獲取脈沖多普勒雷達的回波信號并進行線性處理得到目標數據；
5、步驟2、計算目標數據中距離維和速度維的二維數據的幅度模值平方，并將幅度模值平方最高值點作為第一檢測單元，輸入預構建的二維恒虛警檢測器進行檢測，采用牛頓法對檢測為有效目標的第一檢測單元對應的距離、多普勒頻率和幅度值進行修正，并將修正后的第一結果加入有效目標集合；
6、步驟3、將第一結果從回波信號中進行剔除，并對剔除第一結果的回波信號進行線性處理得到剔除后的目標數據，選取剔除后的目標數據中幅度模值平方最高值點作為第二檢測單元，輸入預訓練的二維恒虛警檢測器進行檢測，采用牛頓法對檢測為有效目標的第二檢測單元對應的距離、多普勒頻率和幅度值進行修正，并將修正后的第二結果加入有效目標集合；同時固定第二結果，采用牛頓法對第一結果進行循環修正，修正之后再次存放到有效目標集合中；
7、步驟4、重復步驟2和步驟3，直到滿足二維恒虛警檢測器的判斷終止條件，輸出最終的有效目標集合，得到回波信號中的所有目標的距離和速度信息。
8、本專利技術的技術構思為：針對采用脈沖多普勒雷達檢測目標的距離和速度存在的精度不佳問題，本專利技術通過引入牛頓法對脈沖多普勒雷達的回波信號中的距離、多普勒頻率和幅度值進行牛頓修正，并固定部分已檢測結果對其余檢測結果進行循環修正；通過將強目標進行剔除解決了強目標掩蓋弱目標導致弱目標檢測精度不高的問題；針對空間眾多目標相互影響的問題，本專利技術通過采用牛頓法對回波信號進行循環修正，從而降低影響。
9、進一步的，步驟1中，所述脈沖多普勒雷達包括岸基雷達、機載雷達和艦載雷達。
10、進一步的，二維恒虛警檢測器在使用前需要進行參數初始化，所述參數包括虛警概率、最大迭代次數、過采樣因子、修正次數、檢測過程中的保護單元數目以及訓練單元數目。
11、進一步的，步驟1中，所述線性處理，包括：
12、使用過采樣匹配濾波方法對回波信號進行脈沖壓縮，得到脈沖壓縮后的數據，用公式表示為：
13、
14、其中，r表示距離，表示有限離散集合，n表示快時間索引，c表示光速，fs表示快時間采樣頻率。n表示距離維樣本數，np表示脈沖寬度下對應的樣本數，γ1表示相對于傳統脈沖壓縮格點的過采樣因子；對脈沖壓縮后的數據進行多普勒維的過采樣fft，用公式表示為：
15、
16、其中，ω表示多普勒頻率，ω表示無限集合，k表示慢時間維索引，γ2表示相對于傳統的離散傅里葉變換格點的過采樣因子，m表示慢時間維樣本數。
17、進一步的，步驟1中，所述目標數據用公式表示為：
18、
19、其中：
20、am(ω)＝[1,ejω,…,ej(m-1)ω]t
21、
22、其中，表示距離-速度的二維數據，表示距離，表示多普勒頻率，argmax(·)表示返回最大值對應的變量值，ts為采樣間隔，sn(r)表示關于距離r的陣列流形矢量，am(ω)表示關于多普勒頻率ω的陣列流形矢量；表示幅度值，yr表示剔除所有已檢測單元的目標數據的殘差，檢測第一檢測單元時yr＝y，h和*分別表示共軛轉置和共軛。
23、進一步的，步驟2中，在預構建的二維恒虛警檢測器中檢測第一檢測單元是否為有效目標的方法為：
24、在所有訓練單元中剔除第一檢測單元附近的保護單元；
25、剔除后，計算除了幅度模值平方最大值以外的所有數據的平均值，得到底噪大小；
26、基于所述底噪大小確定有效目標的閾值，并通過幅度模值平方最大值與底噪大小的比值，與所述閾值進行比較，若比值大于閾值，則認為存在有效目標，反之則認為存在非有效目標。
27、進一步的，步驟2中，所述采用牛頓法對檢測為有效目標的第一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟1中，所述脈沖多普勒雷達為岸基雷達、機載雷達或艦載雷達。
3.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，二維恒虛警檢測器在使用前需要進行參數初始化，所述參數包括虛警概率、最大迭代次數、過采樣因子、修正次數、檢測過程中的保護單元數目以及訓練單元數目。
4.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟1中，所述線性處理，包括：
5.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟1中，所述目標數據用公式表示為：
6.根據權利要求3所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟2中，在預構建的二維恒虛警檢測器中檢測第一檢測單元是否為有效目標的方法為：
7.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其
8.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟4中，所述判斷終止條件包括：
9.一種針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測裝置，其特征在于，包括目標數據獲取單元、牛頓修正單元、循環修正單元、目標輸出單元：
10.一種針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器用于存儲計算機程序，其特征在于，所述處理器用于當執行所述計算機程序時，實現權利要求1-8任一項所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法。
...【技術特征摘要】
1.一種針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟1中，所述脈沖多普勒雷達為岸基雷達、機載雷達或艦載雷達。
3.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，二維恒虛警檢測器在使用前需要進行參數初始化，所述參數包括虛警概率、最大迭代次數、過采樣因子、修正次數、檢測過程中的保護單元數目以及訓練單元數目。
4.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟1中，所述線性處理，包括：
5.根據權利要求1所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測方法，其特征在于，步驟1中，所述目標數據用公式表示為：
6.根據權利要求3所述的針對脈沖多普勒雷達的二維超分辨恒虛警檢測...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱江，張漢生，郭若海，張寧，王志剛，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。